Рабочая программа по дисциплине “Общая электротехника и электроника”

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет»

Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств

  “Утверждаю”

     Первый проректор ВлГУ

______________ 

“____”  ____________    200 г

Рабочая программа

по дисциплине “Общая электротехника и электроника”

для специальностей: 200800 “Проектирование и технология радиоэлектронных средств”;

220500 “Проектирование и технология электронно –вычислительных средств”.

Направление 654300 “Проектирование и технология электронных средств”

Вид обучения: очное

Учебный план курса

Владимир 2005

1.  Введение

1.1. Значение курса в подготовке специалиста

В настоящее время электронная техника получила широкое распространение в различных областях науки и техники. Современный научно-технический прогресс тесно связан с развитием электроники. Успехи электроники являются результатами создания разнообразных и уникальных по своим свойствам п/п приборов. Чтобы изучить современную электронику, надо прежде всего знать физические основы работы и принципы устройства п/п приборов, их характеристики, параметры и важнейшие свойства, определяющие возможность их использования в электронных и вычислительных средствах. Поэтому изучение электроники является весьма актуальным вопросом и это изучение позволит будущему специалисту создавать электронные средства (ЭС), отвечающие современным требованиям.

1.2.  Взаимосвязь с другими дисциплинами

Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении основных общеобразовательных дисциплин «Физика», «Высшая математика», а также «Введение в проектирование и схемотехнику элетронных средств».

Полученные студентом знания используются при изучении ряда дисциплин («Схемотехника ЭС», «Основы проектирования ЭС» и др.), а также при выполнении курсовых и дипломного проектов и работ.

1.3.  Цель преподавания дисциплины

Цель дисциплины – изучение физических процессов в электронных полупроводниковых    приборах,  их принципов работы, характеристик и параметров и их зависимости от дестабилизирующих факторов, областей применения полупроводниковых приборов.

1.4.  Задачи изучения дисциплины

Задачи изучения дисциплины – приобретение знаний в области основ электроники, умений в выборе современных полупроводниковых приборов для заданных требований.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

-  принципы работы электронных приборов;

-  основные характеристики и параметры электронных приборов;

-  назначение и области применения.

Кроме приобретенных знаний студент должен уметь:

-  использовать основные понятия электроники;

-  выбирать электронные приборы в соответствии с их функциональным назначением и условиями эксплуатации для современных электронных средств

-  пользоваться и обосновывать выбор математических моделей электронных приборов для САПР.

2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА

3.  Содержание дисциплины

3.1. Теоретический курс

3.1.1. Контактные явления в твердом теле.

Элементы зонной теории п/п. Электрические переходы. Электронно-дырочный переход. Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии. Электронно-дырочный переход при прямом смещении, диффузионная емкость, дифференциальное сопротивление. Электронно-дырочный переход при обратном смещении, барьерная емкость. Пробой р-n перехода. Вольт - амперная характеристика р-n перехода. Переход металл - п/п, гетеропереходы. Особенности реальных р-n переходов.

3.1.2. Полупроводниковые диоды.

Вольт – амперная характеристика диода. Емкости диода, температурные свойства, рабочий режим диода.Выпрямление переменного тока. Параллельное и последовательное соединение диодов. Импульсный режим работы диода. Разновидности диодов и их основные параметры: точечные, плоскостные, выпрямительные, импульсные, стабилитроны, стабисторы, варикапы, туннельные диоды, диоды Шотки, диоды СВЧ, диоды Ганна. Применение.              

3.1.3. Биполярные транзисторы.

Принцип работы биполярного транзистора. Уравнения токов. Схемы включения и основные параметры. Математические модели биполярного транзистора. Формулы и модель Эберса-Молла. Модель биполярного транзистора как четырехполюсника с h- параметрами. Входные и выходные характеристики биполярного транзистора. Зависимость параметров биполярного транзистора от режимов и температуры. Частотные свойства. Импульсный режим работы. Собственные шумы.Основные типы биполярных транзисторов и их применение.

3.1.4. Тиристоры.

Динистор, принцип работы, ВАХ динистора, применение. Тринистор, принцип работы, ВАХ, способы управления, применение. Симисторы. Применение.

3.1.5.Униполярные транзисторы.

Полевой транзистор с управляющим р-n переходом, ВАХ, математическая модель, параметры. МДП-транзисторы с индуцированным каналом, ВАХ, параметры. МДП-транзисторы со встроенным каналом, режимы работы, ВАХ, параметры. Применение. Комбинированные транзисторы (IGBT). Разновидности современных полевых транзисторов, их применение.

3.1.6. Приборы с зарядовой связью, приборы с инжекционным питанием (и²л). Применение.

3.1.7. Приборы с гетерогенными переходами, принцип работы, области применения.

3.1.8. Работа п/п приборов в ключевом режиме. Ключи на биполярных транзисторах. Режим отсечки, режим насыщения. Ключи на униполярных транзисторах, на комплементарных транзисторах.

3.1.9. Обеспечение режима работы биполярного транзистора. Построение допустимых областей работы на выходных ВАХ. Режимы с фиксированным током базы, напряжением U_бэ. Стабилизация режима работы.

3.1.10. Обеспечение режима работы униполярного транзистора, схемы с автоматическим смещением.

3.1.11. Эмиттерные повторители, сложные эмиттерные повторители, истоковые повторители. Применение.

3.1.12. П/п элементы интегральных схем. Изоляция элементов , биполярные транзисторы, многоэмиттерные транзисторы, составные транзисторы. Биполярные транзисторы в диодном включении. Униполярные транзисторы. Резисторы, конденсаторы, индуктивности.

3.1.13. Индикаторные приборы. Общие сведения. Светоизлучающие диоды, матричные индикаторы. Жидкокристаллические индикаторы. Применение.

3.1.14. Полупроводниковые лазеры. Принцип работы лазера. Свойства лазерного излучения. Применение полупроводниковых лазеров.

3.1.15. Приёмники излучения. Общие сведения. Фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры.

3.1.16. Управляемые полупроводниковые элементы. Терморезисторы, варисторы. Термоэлектрические приборы. Применение.

3.2. Перечень тем лабораторных занятий

1.  Изучение свойств полупроводниковых диодов.

2.  Изучение статических характеристик биполярных транзисторов.

3.  Изучение режимов работы биполярного транзистора.

4.  Изучение свойств эмиттерных и истоковых повторителей.

3.3. Перечень тем практических занятий

            Примерный перечень вопросов, изучаемых на практических занятиях.

1.  Полупроводники. Свойства полупроводников. Положение уровня Ферми в полупроводниках. Собственная и примесная электропроводность полупроводников.

2.  Контактные явления. Контактная разность потенциалов. Электронно-дырочный переход. Прямое и обратное смещение р-n перехода.

3.  Диоды. ВАХ диода. Варикапы. Стабилитроны.

4.  Контрольная работа по контактным явлениям и диодам.

5.  Биполярные транзисторы. Физические процессы и ВАХ.

6.  Транзистор как четырёхполюсник.

7.  Рабочий режим биполярного транзистора.

8.  Контрольная работа по биполярным транзисторам.

9.  Разновидности полупроводниковых приборов.

4. Самостоятельная работа студентов

Самостоятельная работа студентов должна помочь закрепить полученные теоретические знания. Текущий контроль знаний осуществляется во время лабораторных и практических занятий. Предусмотрено проведение контрольных работ во время практических занятий и двух контрольных работ по первой (9 – 10 неделя) и второй